90度回转取放机械手设计(附件)
这个机械手,具有三个独立的运动（一个直线运动以实现手臂水平伸缩、一个升降运动实现手臂升降、一个旋转运动以实现90度回转），一共有三个自由度。机身相对于机座作回转90度的运动，手臂作水平伸缩运动，最大的伸缩距离为800mm，机械手可垂直上下升降，其垂直升降的最大量为300mm，机械手最大夹持重量为15Kg。根据上一段的设计的主要参数，先提出了符合要求的设计方法，再对机械手各个不同的组成构件的重要部分开展更为精确的设计和计算，得出详细的结果，并选用合适的元件。最后根据设计的结构和计算的结果，装配图和各个主要的零件图通过用CAD软件进行绘制。关键词机械手，液压驱动，设计
目录
1 绪论 1
2 总体结构设计 2
2.1 机械手的坐标选型设计方案的确定 2
2.2 机械手的主要参数 4
3 手部的设计 6
3.1 手部结构方案设计 6
3.2 手部的计算与分析 6
3.3 机械手爪夹紧油缸的方案设计 8
3.4手抓的设计 9
4 臂部设计 10
4.1 臂部结构方案设计 10
4.2手臂伸缩驱动力的分析与计算 10
4.3手臂伸缩油缸的设计 12
5 机械手机身设计 16
5.1 机身的结构方案设计 16
5.2回转机构的设计 17
5.3机身升降机构的设计 20
5.4液压元件的计算和选择 23
小 结 26
致 谢 27
参考文献 28
1 绪论
机械手可以通过模仿人手的运动，按照规定的程序完成预定的动作，可以实现自动操作。机械手在五十年代才出现，在这短短几十年的时间里，就已经得到了迅速的发展和完善。目前，应用在各个领域，可以根据不同的需要和工作环境，采用各种不同形式、不同功能的机械手，这些机械手各有所能，甚至可以完成人手都无法完成的事。在某些生产过程中，机械手的应用，减少了人力，提高了生产效率。正因如此，机械手的设计开发受到关注，并且依旧处在方兴未艾的状态中，相信在未来，机械手会有很大的发展，能够为人类做出更大的贡献。 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
机械手近年来发展得很快，并且应用在许多领域，尤其在工业行业运用很广泛。在生产生活的很多方面,机械手都代替了人工.机械手的广泛应用提高了效率，并且使得产品更规范，使得其质量有了大大的提升。机械手在对人体有害的环境中有着非常明显的优势，例如高温，低温，高压，有毒，放射性，多粉尘等特殊环境。本文设计的机械手，用于上下料，可以减少劳动量，并且在有毒，放射性，多粉尘的环境中依旧可以使用。由于机械手主要动力系统是液压系统，受温度影响较大，故不能用于温度过高或者温度过低的环境。
2 总体结构设计
2.1 机械手的坐标选型设计方案的确定
先建立各类坐标型机械手的运动简图来表示各类坐标型机械手。运用了以下简单的一些线条符号和表示机构运动，这样便于表达。如图 21所示。
/ /// /
（a） （b） （c） （d） （e）
用于显示机械手爪执行取放的动作 （b）用于显示横向移动的动作 （c）用于显示回转的运动 （d）用于显示升降的运动 （e）用于显示俯仰的运动
图21 运动简图表示方法
/（a）直角型的相对运动方式 （b）圆柱型的相对运动方式 （c）球型的相对运动方式 （d）关节型相对运动 方式
图22 运动原理图
图 22（a）简要表示了直角型的相对动作方式，从图中可以看出，它可执行 X、Y、Z三个方位的伸缩动作。长处：可以达到高精度，可以通过计算机来执行和控制，特别地便于闭环的控制。不足之处：所需空间大。
图 22（b）简要表示了圆柱型的相对动作方式，主要运动有 X 向和 Z向的伸缩动作，绕着Z 轴的旋转动作，该圆柱型机械手的相对动作方式和直角型机械手的相对动作方式相比，运行更加地稳定和迅速，结构也要更加紧凑些；容易直观观察到操作状况。控制精度也比关节型机械手要高些；适用在要求并不复杂的工作场合或生产线上。
图 22（c）简要表示了球型的相对动作方式，可以执行的运动主要有一个X 方向上的伸缩动作，两个俯仰运动，一个 以Z 轴为轴线的回转动作。长处：工作范围较大、适用于大多数的搬运工作、结构比起其他的形式来说较为简单、而且成本较低。不足之处：复杂的坐标形式以至于相对不容易控制，尤其是俯仰的角度难于控制，而且精度低。
图 22（d）简要表示了球坐标型机械手的相对运动，其主要是一个水平关节型，可以实现的运动主要是由三个回转运动实现，每一个关节回转都会有个偏转角度 θ。优点：手臂运行蛮灵活的，结构相对紧凑，所需运行空间比较小。缺点：工作范围大而且复杂。
根据上面的分析，选用了圆柱坐标型机械手。理由如下，（1）考虑到现场用地和场地空间的限制。（2）它抓取物体的工作空间范围更大一些，更适合搬运东西。机械手在抓取棒料的过程中的动作，主要有以下的两种动作：伸缩动作和回转动作，其中伸缩运动有水平伸缩的动作和竖直伸缩的动作，旋转的运动只有水平轴旋转。所以本机械手最终拟定的运动方案主要包括手臂回转、垂直升降、手臂伸缩，因此共有3个自由度。
2.2 机械手的主要参数
（1） 最大抓取重量:15Kg
（2） 械手的自由度: 3个
（3） 坐标型式：圆柱坐标
（4） 手臂运动参数：手臂伸缩行程 800mm；手臂升降 300mm；立柱回转 90度
（5） 手指夹持范围：半径为30mm～60mm圆柱形的棒料
（6） 定位精度：0.5mm
（7） 定位方式：行程开关、挡块
（8） 驱动方式：液压驱动
整体结构
此处应用的模式是升降缸在回转缸之下，升降缸连同回转缸一起推，一起上下位移如图21和图22所示。
/
图22 总体结构示意图
/
图23 手臂结构示意简图
如图21所示，花键轴套的连接方式是与水平安装在地面的机座相连，花键轴对升降缸的活塞运动有着控制方向的作用，以免活塞脱离原先就准备好的运行轨迹。回转缸体的上端盖直接与上部的手臂的导向套固定，回转缸带动整个手臂手爪的90度旋转。手臂简要粗略的结构示意如图23所示，夹紧缸安装在伸缩缸的右边，伸缩缸活塞与夹紧缸相连，伸缩缸推动夹紧缸和机械手手部一起水平伸缩。
目录
1 绪论 1
2 总体结构设计 2
2.1 机械手的坐标选型设计方案的确定 2
2.2 机械手的主要参数 4
3 手部的设计 6
3.1 手部结构方案设计 6
3.2 手部的计算与分析 6
3.3 机械手爪夹紧油缸的方案设计 8
3.4手抓的设计 9
4 臂部设计 10
4.1 臂部结构方案设计 10
4.2手臂伸缩驱动力的分析与计算 10
4.3手臂伸缩油缸的设计 12
5 机械手机身设计 16
5.1 机身的结构方案设计 16
5.2回转机构的设计 17
5.3机身升降机构的设计 20
5.4液压元件的计算和选择 23
小 结 26
致 谢 27
参考文献 28
1 绪论
机械手可以通过模仿人手的运动，按照规定的程序完成预定的动作，可以实现自动操作。机械手在五十年代才出现，在这短短几十年的时间里，就已经得到了迅速的发展和完善。目前，应用在各个领域，可以根据不同的需要和工作环境，采用各种不同形式、不同功能的机械手，这些机械手各有所能，甚至可以完成人手都无法完成的事。在某些生产过程中，机械手的应用，减少了人力，提高了生产效率。正因如此，机械手的设计开发受到关注，并且依旧处在方兴未艾的状态中，相信在未来，机械手会有很大的发展，能够为人类做出更大的贡献。 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
机械手近年来发展得很快，并且应用在许多领域，尤其在工业行业运用很广泛。在生产生活的很多方面,机械手都代替了人工.机械手的广泛应用提高了效率，并且使得产品更规范，使得其质量有了大大的提升。机械手在对人体有害的环境中有着非常明显的优势，例如高温，低温，高压，有毒，放射性，多粉尘等特殊环境。本文设计的机械手，用于上下料，可以减少劳动量，并且在有毒，放射性，多粉尘的环境中依旧可以使用。由于机械手主要动力系统是液压系统，受温度影响较大，故不能用于温度过高或者温度过低的环境。
2 总体结构设计
2.1 机械手的坐标选型设计方案的确定
先建立各类坐标型机械手的运动简图来表示各类坐标型机械手。运用了以下简单的一些线条符号和表示机构运动，这样便于表达。如图 21所示。
/ /// /
（a） （b） （c） （d） （e）
用于显示机械手爪执行取放的动作 （b）用于显示横向移动的动作 （c）用于显示回转的运动 （d）用于显示升降的运动 （e）用于显示俯仰的运动
图21 运动简图表示方法
/（a）直角型的相对运动方式 （b）圆柱型的相对运动方式 （c）球型的相对运动方式 （d）关节型相对运动 方式
图22 运动原理图
图 22（a）简要表示了直角型的相对动作方式，从图中可以看出，它可执行 X、Y、Z三个方位的伸缩动作。长处：可以达到高精度，可以通过计算机来执行和控制，特别地便于闭环的控制。不足之处：所需空间大。
图 22（b）简要表示了圆柱型的相对动作方式，主要运动有 X 向和 Z向的伸缩动作，绕着Z 轴的旋转动作，该圆柱型机械手的相对动作方式和直角型机械手的相对动作方式相比，运行更加地稳定和迅速，结构也要更加紧凑些；容易直观观察到操作状况。控制精度也比关节型机械手要高些；适用在要求并不复杂的工作场合或生产线上。
图 22（c）简要表示了球型的相对动作方式，可以执行的运动主要有一个X 方向上的伸缩动作，两个俯仰运动，一个 以Z 轴为轴线的回转动作。长处：工作范围较大、适用于大多数的搬运工作、结构比起其他的形式来说较为简单、而且成本较低。不足之处：复杂的坐标形式以至于相对不容易控制，尤其是俯仰的角度难于控制，而且精度低。
图 22（d）简要表示了球坐标型机械手的相对运动，其主要是一个水平关节型，可以实现的运动主要是由三个回转运动实现，每一个关节回转都会有个偏转角度 θ。优点：手臂运行蛮灵活的，结构相对紧凑，所需运行空间比较小。缺点：工作范围大而且复杂。
根据上面的分析，选用了圆柱坐标型机械手。理由如下，（1）考虑到现场用地和场地空间的限制。（2）它抓取物体的工作空间范围更大一些，更适合搬运东西。机械手在抓取棒料的过程中的动作，主要有以下的两种动作：伸缩动作和回转动作，其中伸缩运动有水平伸缩的动作和竖直伸缩的动作，旋转的运动只有水平轴旋转。所以本机械手最终拟定的运动方案主要包括手臂回转、垂直升降、手臂伸缩，因此共有3个自由度。
2.2 机械手的主要参数
（1） 最大抓取重量:15Kg
（2） 械手的自由度: 3个
（3） 坐标型式：圆柱坐标
（4） 手臂运动参数：手臂伸缩行程 800mm；手臂升降 300mm；立柱回转 90度
（5） 手指夹持范围：半径为30mm～60mm圆柱形的棒料
（6） 定位精度：0.5mm
（7） 定位方式：行程开关、挡块
（8） 驱动方式：液压驱动
整体结构
此处应用的模式是升降缸在回转缸之下，升降缸连同回转缸一起推，一起上下位移如图21和图22所示。
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图22 总体结构示意图
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图23 手臂结构示意简图
如图21所示，花键轴套的连接方式是与水平安装在地面的机座相连，花键轴对升降缸的活塞运动有着控制方向的作用，以免活塞脱离原先就准备好的运行轨迹。回转缸体的上端盖直接与上部的手臂的导向套固定，回转缸带动整个手臂手爪的90度旋转。手臂简要粗略的结构示意如图23所示，夹紧缸安装在伸缩缸的右边，伸缩缸活塞与夹紧缸相连，伸缩缸推动夹紧缸和机械手手部一起水平伸缩。
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